3D-Bioprinter druckt sitzende Zellen

Um das Gadget zu testen, verwendeten die Wissenschaftler zunächst verschiedene Nicht-Biomaterialien wie flüssiges Silikon sowie köstliche Schokolade, um verschiedene mehrschichtige 3D-Muster im Labor zu veröffentlichen. In weiteren Experimenten veröffentlichten sie verschiedene Formen mit nicht lebenden Produkten außerhalb einer Schweineniere. Später veröffentlichten die Wissenschaftler sitzende lebende Biomaterialien auf einer Glasoberfläche in einem künstlichen Dickdarm.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, haben Wissenschaftler am College of New South Wales Sydney in Australien einen kleinen weichen Roboterarm und einen vielseitigen Druckkopf entwickelt und sie direkt in einen langen röhrenförmigen Katheter eingebaut, der den vielseitigen Drucker enthält Körper. Sowohl der Arm als auch der Druckkopf haben 3 Flexibilitätsstufen (DoFs).

Das Gerät „hat eine hohe Kapazität, um effektiv zu sein“, stimmt Ozbolat zu. „Allerdings muss die Sicherheit zunächst bestätigt und verschiedene andere Renovierungsarbeiten durchgeführt werden.“ Er erinnert daran, dass endoskopische 3D-Roboterarme derzeit wissenschaftlich eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass die Zweckmäßigkeit und Sicherheit des Geräts in Zukunft überprüft werden, „die Kommerzialisierung kann nur Zeit sein“.

„Wir sahen, wie sich die Zellen täglich ausdehnten und sich am siebten Tag, dem letzten Tag des Experiments, um das Vierfache erhöhten“, behauptet Do.

Beim Erreichen des Ziels werden der Arm sowie der Druckkopf durch eine automatisierte Formel reguliert, die auf invertierter Kinematik basiert, einem mathematischen Verfahren, das die Bewegungen festlegt, die erforderlich sind, um die Biomaterialien auf die Oberfläche eines inneren Körperorgans oder von Zellen zu bringen. Der Druck wird von einer angebrachten vielseitigen kleinen Videokamera überwacht.

Der vielseitige 3D-Bioprinter kann zusätzlich als universell einsetzbares endoskopisches medizinisches Gerät fungieren. Ressource: UNSW Sydneyyoutu.be

Es sind weitere Renovierungen erforderlich, die aus der Aufnahme von noch mehr Spezifikationen in das kinematische Design bestehen, das den Druck verwaltet, sowie der Verbesserung von noch mehr Nocken, um den Druck viel besser zu überprüfen. „Danach werden wir sicherlich damit beginnen, das Gadget an Haustieren und schließlich auch an Menschen zu testen“, behauptet Do. „Wir möchten, dass das Gerät in den nächsten 5 bis 7 Jahren in Gesundheitszentren eingesetzt wird.“

Das Gerät hat eine vergleichbare Größe wie ein Endoskop (etwa 11 bis 13 Millimeter) und ist klein genug, um direkt mit dem Mund oder Rektum in den Körper eingeführt zu werden. Der weiche Roboterarm wird durch 3 Aktuatoren aus weichem Gewebe aktiviert, die von einem Hydrauliksystem gesteuert werden, das aus Spritzen mit Gleichstrommotor besteht, die Wasser zu den Aktuatoren pumpen. Ein vielseitiger Druckkopf, der weiches, hydraulisch hergestelltes Muskelgewebe enthält, ermöglicht es der Druckdüse, 3 Anweisungen zu verschieben, wie bei einem Standard-Desktop-Computer-3D-Drucker. Die allgemeine Steuerung erfolgt durch eine Master-Slave-Anordnung, die ein industrielles haptisches System verwendet, um Handbewegungen des Masters zu senden.

Um das Gerät als Allzweckgerät für endoskopische chirurgische Eingriffe zu testen, führten die Wissenschaftler verschiedene Funktionen wie Reinigen, Notieren sowie Erkunden des Darmtrakts eines Schweins durch. „Die Ergebnisse zeigen, dass der F3DB über eine solide Kapazität verfügt, um in ein endoskopisches All-in-One-Gerät für endoskopische submuköse Abbaubehandlungen umgewandelt zu werden“, behauptet Do.

F3DB kann nicht nur gebrochene Körperteile wieder aufbauen, sondern „kann auch als endoskopisches All-in-One-Gerät verwendet werden, wobei die Düse die Funktion einer medizinischen Klinge übernimmt“, fügt Do hinzu. "Dies würde sicherlich die Notwendigkeit verhindern, verschiedene Geräte zum Reinigen, Notieren und Einschneiden zu verwenden, die derzeit bei längeren Behandlungen wie dem Entfernen eines Knotens verwendet werden."

Bioprinting nutzt 3D-Druckverfahren, um Zellen aus Biomaterialien herzustellen. Es wird im Allgemeinen verwendet, um menschliche Zellen für Forschungsstudien sowie für das Medikamenten-Screening bei der künstlichen Befruchtung zu produzieren. Wenn es verwendet wird, um ein Körperteil herzustellen, das zur Implantation in einen Kunden bestimmt ist, sollte das Teil zunächst mit einem Desktop-Computer-Bioprinter veröffentlicht werden, und danach ist normalerweise ein großer chirurgischer Eingriff im offenen Feld erforderlich, um es zu positionieren. Die Gefahr einer Infektion sowie eine lange Heilungszeit, eine Ungleichheit zwischen der veröffentlichten Komponente und den inneren Zielzellen, mit denen sie verbunden ist, sind ebenso möglich wie Probleme, die sich aus Kontamination und Handhabung ergeben.

Obwohl das Bioprinting im Sitzen in den letzten Jahren getestet wurde, „ist das Bioprinting auf innere Körperorgane aufgrund anderer Probleme eingeschränkt worden“, sagt Ibrahim Ozbolat, Dozent für Designwissenschaft und Automechanik am Pennyslvania State College, in einer Diskussion die Forschungsstudieninformationen, die in Advanced Scientific Research vom Februar veröffentlicht wurden. „Dieses mobile All-in-One-Endoskop-Bioprinting-Gerät ist einzigartig“, behauptet er, und könnte „bestehende Methoden weiterentwickeln, indem es Echtzeitüberwachungen, Schnitte sowie Bioprinting auf innere Körperorgane ermöglicht.“

"Unser vielseitiger 3D-Bioprinter mit der Bezeichnung F3DB kann Biomaterialien mit einer minimal intrusiven Strategie direkt auf die Zielzellen oder Körperorgane bringen", behauptet Thanh Nho Do, ein älterer Sprecher am Grad College of Biomedical Design der UNSW, der zusammen mit seinem Ph.D . Die Praktikantin Mai Thanh Thai leitete die Forschungsstudiengruppe.

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